結霜工況下LNG空溫式氣化器換熱研究.pdf

1、我國天然氣工業(yè)蓬勃發(fā)展、潛力巨大，需求量與日俱增。然而我國的能源結構體現(xiàn)出“富煤、貧油、少氣”的特點，國內生產的天然氣供不應求。為應對天然氣產不應求的危機，我國開辟了海外天然氣市場，開始大量進口LNG。LNG在氣化站經過氣化器氣化后供用戶使用。不同類型的LNG氣化器各有利弊和使用條件，本文的研究對象為 LNG空溫式氣化器(AAVs)，這種氣化器結構簡單，運行費用低，使用廣泛。但是由于結霜問題，其傳熱被惡化。本文就LNG空溫式氣化器在結霜

2、工況下的換熱過程進行了研究。
　　對比了已有的各種霜晶生長模型和霜層結構模型，建立了霜層生長過程中能量守恒和質量守恒方程，選擇了合適的霜層物性關聯(lián)式使得方程組封閉，再引入邊界條件和初始條件對方程進行了求解，得出了在一定壁溫和環(huán)境空氣參數(shù)下霜層各個物性參數(shù)隨時間的變化規(guī)律，并分析了各種因素對霜層熱阻的影響。
　　分析了空氣和翅片管表面的換熱機理，選取了合適的準則關聯(lián)式計算翅片管與空氣間的表面換熱系數(shù)。計算了翅片管在有霜層附著后

3、的換熱效率和總的換熱系數(shù)，分析了影響空氣側總換熱系數(shù)的因素以及各個因素對換熱系數(shù)的影響。
　　分析了LNG在翅片管內沸騰氣化的機理，對比了用于計算純物質飽和沸騰的各種關聯(lián)式，選擇了適用于LNG氣化過程的計算模型，將天然氣看做虛擬的純物質進行了計算，得到了翅片管內側流體與管壁之間的換熱系數(shù)。
　　計算了LNG空溫式氣化器內外傳熱傳質的相互耦合規(guī)律隨時間變化的動態(tài)過程，分析了翅片管內外各個參數(shù)在不同時刻隨管長分布的規(guī)律，分析了不